[发明专利]一种滚压力可测的柔性电火花沉积滚压刀具

说明书

一种滚压力可测的柔性电火花沉积滚压刀具，包括刀柄和刀头，所述刀头包括刀柄连接块、用于检测被加工表面滚压力的力传感器、传感器固定座、滚轮组件、柔性导向组件和电极，所述刀柄连接块位于所述刀柄的下方并与刀柄固定连接，所述传感器固定座位于所述刀柄连接块的下方并与刀柄连接块之间设有间隙；所述柔性导向组件包括导向柱、弹簧和滚珠套，所述滚轮安装座的上端开有滚珠套安装槽，所述传感器固定座的四周开有第一通孔，所述导向柱的上端与所述刀柄连接块过盈配合，所述导向柱的下端依次穿过弹簧、传感器固定座的第一通孔伸入到滚珠套内。本发明提供一种可实时检测滚压力、加工工件表面的质量较好、避免机床震动的滚压力可测的柔性电火花沉积滚压刀具。

技术领域

本发明涉及一种平面滚压刀具，尤其是一种滚压力可测的柔性电火花沉积滚压刀具。

背景技术

滚压法是指在滚压刀具的作用下，外力诱导金属材料表面发生强塑性变形，通过近表层材料的塑性流动激活晶体内部的位错、层错等非平衡缺陷，通过位错增殖、孪生、滑移等晶体学运动将小角大晶界逐渐切割为大角小晶界，实现表面大晶粒被分割细化为超细晶或纳米晶。滚压加工是无切屑加工的一种，它不仅可以达到很高的光洁度，而且可提高被加工零件的机械性能——表面硬度、材料的疲劳性能、材料的耐腐蚀性能等。滚压法的实质是利用高硬度的无刃工具——滚珠或滚轮，使其对被加工工件表面造成局部高压。由于工具沿被加工表面滚动，形成了表面材料的弹性-塑性变形，使前一工序留于表面的微观凸峰被碾平，并且使材料的表层晶粒变小，最终变成纳米晶。

滚压刀具通过刀柄与铣床等机床的主轴连接，带动刀头转动，从而带动刀头上的滚轮在工件表面滚动来实现滚压加工。滚压刀具一般分为刚性和弹性两种。对于刚性结构的滚压刀具，只适合于滚压粗大的零件，传统的滚压器是无弹性的，加工是刚性的，易使工件表面产生“麻点”、“起皮”等缺陷。刚性滚压时，工艺系统刚性差将造成滚压力的波动，使表面质量不均匀。当滚轮的滚压力和滚压件的材料很均勾时，才能获得良好的滚压效果。因此，在表面质量要求高的滚压加工时，选用柔性滚压工具，柔性滚压工具在滚压过程中能起到缓冲的作用，能够使滚轮保持相同的滚压量，试件表面变形量一致，故可获得均匀光整的滚压表面，但其缺点是具有较低的修正形状误差.由于结构中安装了弹性元件，因此可以避免机床震动、材料不均造成的滚压力的巨大波动，在一定程度上，也可以适当减轻滚压工具在加工过程中受到的冲击。但滚压刀具仅有弹簧的话，滚压力难以控制，滚压力过大，零件表面局部应力加大，容易形成破裂、起鳞，反而降低了表面质量。滚压刀具滚压力太小，不能使待加工工件表面的波峰压下去，达不到理想的粗糙度。

电火花沉积是直接利用电能的高密度能量对金属的表面进行沉积处理的工艺。它是直接利用火花放电的能量，将电极材料转移至工作表面，构成沉积层的沉积方法。电极材料与工件材料产生冶金结合形成沉积层。由于形成含电极材料的合金化的表面沉积层，使工件表面的物理性能、化学性能和力学性能得到改善，而其心部的组织和力学性能不发生变化。但传统的电火花沉积的沉积层厚度小、沉积时间长、表面粗糙度低，所以有很多缺陷。而当材料表面进行滚压加工后，表面的粗晶细化成纳米晶，纳米晶体中存在大量的晶界、三叉晶界和非平衡缺陷，可以作为原子扩散的通道。纳米晶体中原子较常规粗晶具有更大的活性，大量晶界上的原子可动性很大，原子容易脱离晶格束缚，更易扩散。研究表明原子在纳米晶中扩散较常规粗晶容易，主要表现在扩散系数提高，扩散激活能降低。

发明内容

为克服现有滚压刀具存在滚压力无法控制的不足，本发明提供一种可实时检测滚压力、加工工件表面的质量较好、避免机床震动的滚压力可测的柔性电火花沉积滚压刀具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种滚压力可测的柔性电火花沉积滚压刀具，包括刀柄和刀头，所述刀柄的上端设有与机床主轴连接的螺纹孔，所述刀头包括刀柄连接块、用于检测被加工表面滚压力的力传感器、传感器固定座、滚轮组件、柔性导向组件和电极，所述刀柄连接块位于所述刀柄的下方并与刀柄固定连接，所述传感器固定座位于所述刀柄连接块的下方并与刀柄连接块之间设有间隙；